JPH09210838A

JPH09210838A - 風洞実験方法

Info

Publication number: JPH09210838A
Application number: JP8040695A
Authority: JP
Inventors: Yoshitami Nonomura; 善民野々村
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1996-02-01
Filing date: 1996-02-01
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】測定点ごとに風速計を配置する必要がなく、
しかも平面上で連続的に気流の状態を評価でき、さらに
風通しの良し悪しの評価も可能とする。【解決手段】風洞２の床４上に水を染み込ませた紙や
布を敷きつめ濡れ面６を形成する。床４の上方には赤外
線カメラ１０を配置し、赤外線画像を撮影してパソコン
のモニタ１４に表示する。実験対象の模型１６を床４上
に設置し、風洞２内で気流８を発生させ、吹き付ける。
模型１６によって気流８は乱れ、場所によって速度が変
化する。その結果、蒸発量が場所によって変り、奪われ
る気化熱が変化するので、濡れ面６の温度にむらが生
じ、そのときの温度分布はモニタ１４に表示される。そ
して、温度の低い箇所は風速が速い箇所であり、逆に温
度の高い箇所は風速の遅い箇所となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は風洞実験の方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】高層ビルなどの近辺では、風がビルに吹
きつけたとき、場所によっては元の風より風速の大きい
風が発生する現象が知られており、このような風はビル
風と呼ばれている。ビル風は、強風時には極めて強力と
なるため、物が飛ばされたり、歩行者が歩行困難になっ
たりする場合も多々ある。従って、ビルなどを新たに設
計建築する場合には、建築するビルの周辺でどのような
風が発生するか、すなわち風環境がどのようなものとな
るかを推定し、許容水準を上回るビル風の発生が予想さ
れる箇所では、予めビル風防止のための対策を施してお
く必要がある。

【０００３】風環境を調べる方法には、建物の模型を作
成して風洞実験を行う方法、数値シミュレーションを行
う方法、ならびに既往の風洞実験の結果を参考にして机
上で風環境を評価する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】風洞実験を行う方法で
は、通常、建物模型の周辺に１００箇所を上回る測定点
を設定し、各測定点で風速を測定する。従って１つの風
速計で各測定点の風速を測定したのでは、風速計を移動
し１回ごとに測定を行うことになるので、非常に時間が
かかる。そこで、各測定点すべてに風速計を配置し、同
時に測定を行うことで時間の短縮を図ることができる。
しかし、その場合にも多数の風速計を配置しなければな
らず、その作業に時間を要する。また、測定点以外の箇
所の風速は測定点での測定結果により補間演算を行って
求めるので精度が低下する。

【０００５】数値シミュレーションを行う方法では、評
価対象領域のモデルおよびメッシュの作成に多大の時間
とノウハウを要し、また計算に長時間を要する。数値シ
ミュレーションでは２次元のモデルの場合には、比較的
精度も高く、計算時間も短い。しかし、建物周辺の風環
境を評価する場合には３次元のモデルでシミュレーショ
ンを行う必要あり、そのため精度が低下し、また計算時
間も長くなってしまう。従って現状では実用的な方法と
はいえない。

【０００６】机上検討の方法では、既往の実験結果を参
考にして人が検討を行うため、結果は人によって変って
しまう。また、既往の実験結果がない建物形状の場合に
は、風環境に精通している人でないと的確な検討が行え
ない。従って、風洞実験を行う方法に比べ精度はかなり
低いものとなっている。

【０００７】従って、現状では風洞実験が精度の点で最
も優れているが、風洞実験には上述のように時間がかか
り、また測定点以外の点の風速は補間演算により求める
ので精度が低下するという欠点がある。また、従来の風
洞実験で測定できるのは風速であり、風量ではないの
で、従来の風洞実験により種々の地域における風通しの
良し悪しを評価するといったことは不可能である。そこ
で本発明の目的は、測定点ごとに風速計を配置する必要
がなく、しかも平面上で連続的に気流の状態を評価で
き、さらに風通しの良し悪しの評価も可能とする風洞実
験方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、風洞内の床に実験の対象物を設置して風を吹
き付ける風洞実験の方法において、前記風洞内の前記床
上に連続する濡れ面を形成する濡れ面形成ステップと、
前記濡れ面の温度を放射温度計により測定する温度測定
ステップと、前記温度測定ステップによる前記温度の測
定結果にもとづいて前記対象物周辺の気流の状態に係わ
る情報を生成する気流情報生成ステップとを含むことを
特徴とする。

【０００９】本発明はまた、前記濡れ面形成ステップで
は、前記床上に、液体を含ませた紙または布を敷くこと
により、前記濡れ面を形成することを特徴とする。本発
明はまた、前記濡れ面形成ステップでは、揮発性の液体
を用いて前記濡れ面を形成することを特徴とする。本発
明はまた、前記放射温度計が赤外線カメラにより構成さ
れていることを特徴とする。

【００１０】本発明はまた、前記気流情報生成ステップ
では、前記温度の測定結果により気流の速度を算出する
ことを特徴とする。本発明はまた、予め求めた気流の速
度と前記濡れ面の温度との関係にもとづいて前記気流の
速度を算出することを特徴とする。本発明はまた、前記
気流情報生成ステップでは、前記温度の測定結果により
前記濡れ面の冷却速度を求め、求めた前記冷却速度にも
とづいて気流の速度を算出することを特徴とする。本発
明はまた、予め求めた気流の速度と前記濡れ面の冷却速
度との関係にもとづいて前記気流の速度を算出すること
を特徴とする。

【００１１】本発明はまた、算出した前記気流の速度に
より前記対象物周辺の気流の速度の分布を示す画像を生
成することを特徴とする。本発明はまた、前記気流情報
生成ステップでは、前記温度の測定結果により前記対象
物周辺の風通しに係わる情報を生成ことを特徴とする。
本発明はまた、前記風通しに係わる情報として前記温度
の測定結果により温度の分布を表す画像を生成すること
を特徴とする。

【００１２】本発明の風洞実験方法では、濡れ面形成ス
テップでまず風洞内の床上に連続する濡れ面を形成し、
その状態で対象物を濡れ面上に配置して風を吹きつけ、
温度測定ステップにおいて濡れ面の温度を放射温度計に
より測定する。そして、気流情報生成ステップでは、温
度測定ステップによる温度の測定結果にもとづいて対象
物周辺の気流の状態に係わる情報を生成する。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。図１は本発明による風洞実験方法
の一実施例を示すフローチャート、図２は、本発明の風
洞実験方法により風洞実験を行う場合に用いるシステム
の一例を示す構成図である。本発明の風洞実験方法によ
り風洞実験を行う場合には、まず図２に示すように、風
洞２の床４上一面に、例えば水を染み込ませた例えば紙
を敷き詰め、床４全体に濡れ面６を形成する（ステップ
Ｓ１）。次に、風洞２内で気流８を生成し、そして、上
記濡れ面６の温度分布が一様となるように気流８を調整
する（ステップＳ２）。ここで赤外線カメラ１０は濡れ
面６を上方より撮影しており、撮影結果をパーソナルコ
ンピュータ１２（以下、パソコン１２ともいう）に電気
信号として送っている。この電気信号は濡れ面各点の温
度を表す信号となっており、パソコン１２はこの電気信
号により濡れ面６上の温度分布を表す映像をモニタ１４
に表示する。そして、パソコン１２は温度によって色を
変えて表示するので、濡れ面６上で異なる温度の領域は
異なる色によって表示される。

【００１４】実験者はこの表示を見ながら気流８を調整
し、床４の温度が一様か否かを判断する。上述のように
温度によって異なる色で表示されるので、温度分布にむ
らがあれば、場所により異なる色で表示されることにな
る。そのため、実験者はほぼ全体が同一の色となったと
き、濡れ面６の温度分布は一様になったと判断する。

【００１５】濡れ面６の温度分布が一様となったとき、
作業者はパソコン１２のキーボードを操作してパソコン
１２に指示し、そのときの濡れ面６の温度を基準温度と
して記憶させる。そして、濡れ面６の中央部に風洞実験
の対象物である例えば建物の模型１６を設置する（ステ
ップＳ３）。

【００１６】模型１６を設置したことによって気流８に
乱れが生じ、ある箇所では風速が高まり、他の箇所では
風速が低下する。その結果、濡れ面６からの水の蒸発量
は、風速が低下した箇所では減少し、風速が増加した箇
所では増加する。従って、濡れ面６から奪われる気化熱
は場所によって異なったものとなり、濡れ面６上の温度
分布にむらが生じる。

【００１７】そして、赤外線カメラ１０は模型１６が設
置された濡れ面６全体を撮影し、撮影結果は上述のよう
にしてパソコン１２のモニタ１４に表示される（ステッ
プＳ４）。模型設置直後は、濡れ面６の温度分布は急速
に変化するが、時間の経過と共に温度分布は安定する。
実験者はパソコン１２のモニタ１４を監視し、温度分布
が安定したところで、キーボードを通じてパソコン１２
に指示を出し、そのときの温度分布、従って映像を構成
する各画素ごとの温度を測定結果として記憶させる（ス
テップＳ５）。上記ステップＳ４、Ｓ５が本発明に係わ
る温度測定ステップを構成している。

【００１８】その後、実験者はパソコン１２に対してキ
ーボードを通じて風速の算出を指示する（ステップＳ
６）。これによりパソコン１２はまず、各画素ごとの温
度と上記基準温度との差を算出し、模型設置前と設置後
との温度差を各画素ごとに求める。パソコン１２は、予
め実験により求めた温度差と風速との関係を表すルック
アップテーブルを保持しており、パソコン１２はこのル
ックアップテーブルを参照して、各画素ごとに上記温度
差より風速を求める。

【００１９】そして、パソコン１２は求めた各画素ごと
の風速を色で表し、風速の分布図をモニタ１４に表示す
る。実験者はこの表示を見ることにより、建物周辺のど
の領域で強風が発生するかを知ることができる。

【００２０】このように本実施例の風洞実験方法では、
従来のように測定点ごとに風速計を配置する必要がな
く、従って短時間で風洞実験を行うことができる。ま
た、模型周辺で連続的に風速を測定することができ、補
間演算を行う必要がないので精度が高い。そして、従来
は複数の建物が接近していて建物の間に風速計を配置で
きない場合には風速の測定を行うことができなかった
が、この風洞実験方法では、そのような狭い箇所でも風
速を測定でき、しかも、そのような箇所でも連続的に測
定できるので正確な風速の分布を知ることができる。

【００２１】また、上述した温度分布の画像は、濡れ面
の蒸発量の分布を表す画像でもあるから、この画像より
種々の箇所における風通しの良し悪しを評価することが
できる。すなわち、低温の箇所は蒸発量が多く、従って
風通しの良い箇所となり、逆に高温の箇所は蒸発量が少
なく、風通しの悪い箇所となる。そのため、ある地域に
様々な建物が存在している場合、その地域全体での風通
しの良し悪しを判断したり、あるいは地域内の場所の違
いによる風通しの違いを調べることができる。

【００２２】上記実施例では、基準温度と測定温度との
差により風速を求めたが、濡れ面６の冷却速度も風速に
対応しているので、冷却速度を求めて風速を算出するこ
とも可能である。その場合には、例えば模型１６を設置
した後、各画素ごとに温度がほぼ一定となるまでの時間
を求め、基準温度からの温度差を上記時間で除すること
により各画素ごとの冷却速度を求めることができる。そ
して、予め冷却速度と風速との関係を取得しておき、各
画素ごとに風速を求めればよい。

【００２３】なお、上記実施例では、温度や風速の分布
をカラー表示したが、温度や風速の違いを明るさで表し
てもよく、従って白黒表示としてもかまわない。また、
種々の対象物で次々に風洞実験を行うような場合には、
濡れ面６を形成するための、水を含ませた紙や布を多数
用意しておき、１つの対象物での実験を終了するごとに
紙や布を交換すればよい。上記実施例では濡れ面６を形
成するための紙や布に水を染み込ませるとしたが、水の
代りにアルコールなどの揮発性の液体を用いることも有
効であり、その場合には、蒸発量が大きくなるので、わ
ずかな風速の変化でも蒸発量が大きく変化し、従って高
感度の風速測定を行うことができる。

【００２４】なお、濡れ面６の温度の測定結果から気流
の速度を求める際、風洞２内の気流の温度および湿度を
考慮すればより正確に気流の速度を求めることができ
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の風洞実験方
法では、濡れ面形成ステップでまず風洞内の床上に連続
する濡れ面を形成し、その状態で対象物を濡れ面上に配
置して風を吹きつけ、温度測定ステップにおいて濡れ面
の温度を放射温度計により測定する。そして、気流情報
生成ステップでは、温度測定ステップによる温度の測定
結果にもとづいて対象物周辺の気流の状態に係わる情報
を生成する。

【００２６】従って、本発明の風洞実験方法では、従来
のように測定点ごとに風速計を配置する必要がなく、従
って短時間で風洞実験を行うことができる。また、対象
物周辺で連続的に風速を測定することができ、補間演算
を行う必要がないので精度が高い。そして、従来は複数
の建物が接近していて建物の間に風速計を配置できない
場合には風速の測定を行うことができなかったが、この
風洞実験方法では、そのような狭い箇所でも風速を測定
でき、しかも、そのような箇所でも連続的に測定できる
ので正確な風速の分布を知ることができる。また、上述
した温度分布の画像は、蒸発量の分布を表す画像でもあ
るから、この画像より種々の箇所における風通しの良し
悪しを評価することができる。すなわち、低温の箇所は
蒸発量が多く、従って風通しの良い箇所となり、逆に高
温の箇所は蒸発量が少なく、風通しの悪い箇所となる。
従って、ある地域に様々な建物が存在している場合、そ
の地域全体での風通しの良し悪しを判断したり、あるい
は地域内の場所の違いによる風通しの違いを調べること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の風洞実験方法の一実施例を示すフロー
チャートである。

【図２】図１のフローチャートの手順に従って風洞実験
を行うためのシステムを示す構成図である。

【符号の説明】

２風洞４床６面８気流１０赤外線カメラ１２パーソナルコンピュータ（パソコン）１４モニタ１６模型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】風洞内の床に実験の対象物を設置して風
を吹き付ける風洞実験の方法において、前記風洞内の前記床上に連続する濡れ面を形成する濡れ
面形成ステップと、前記濡れ面の温度を放射温度計により測定する温度測定
ステップと、前記温度測定ステップによる前記温度の測定結果にもと
づいて前記対象物周辺の気流の状態に係わる情報を生成
する気流情報生成ステップと、を含むことを特徴とする風洞実験方法。
【請求項２】前記濡れ面形成ステップでは、前記床上
に、液体を含ませた紙または布を敷くことにより、前記
濡れ面を形成する請求項１記載の風洞実験方法。
【請求項３】前記濡れ面形成ステップでは、揮発性の
液体を用いて前記濡れ面を形成する請求項１または２記
載の風洞実験方法。
【請求項４】前記放射温度計は赤外線カメラにより構
成されている請求項１記載の風洞実験方法。
【請求項５】前記気流情報生成ステップでは、前記温
度の測定結果により気流の速度を算出する請求項１記載
の風洞実験方法。
【請求項６】予め求めた気流の速度と前記濡れ面の温
度との関係にもとづいて前記気流の速度を算出する請求
項５記載の風洞実験方法。
【請求項７】前記気流情報生成ステップでは、前記温
度の測定結果により前記濡れ面の冷却速度を求め、求め
た前記冷却速度にもとづいて気流の速度を算出する請求
項１記載の風洞実験方法。
【請求項８】予め求めた気流の速度と前記濡れ面の冷
却速度との関係にもとづいて前記気流の速度を算出する
請求項７記載の風洞実験方法。
【請求項９】算出した前記気流の速度により前記対象
物周辺の気流の速度の分布を示す画像を生成する請求項
５、６、７または８記載の風洞実験方法。
【請求項１０】前記気流情報生成ステップでは、前記
温度の測定結果により前記対象物周辺の風通しに係わる
情報を生成する請求項１記載の風洞実験方法。
【請求項１１】前記風通しに係わる情報として前記温
度の測定結果により温度の分布を表す画像を生成する請
求項１０記載の風洞実験方法。